混合式脉冲爆震发动机原理性试验系统测控单元设计

介绍了混合式脉冲爆震发动机原理性试验系统及其测控单元,详细阐述了测控单元各分功能模块的硬件设计及基于PLC和触摸屏的测控与显示软件设计方法;集成该测控单元的软、硬件模块,并与混合式脉冲爆震发动机试验器联调;试验结果表明,该测控单元能够及时和准确地实现对混合式脉冲爆震发动机原理性试验流程的控制和工作参数的测量,具有操作方便,性能可靠的特点。     

导弹用吸气式两相脉冲爆震发动机可行性研究

设计了内径为60 mm的吸气式两相脉冲爆震发动机,并在冷流条件下测试了进气道的流阻系数。在接近大气压条件下,成功地进行了以汽油为燃料、以空气为氧化剂的吸气式两相脉冲爆震发动机原理性试验。试验中在爆震管内部安装Shchelk in螺旋来促进爆震波的生成,所测量的爆震波压强接近充分发展的爆震波,发动机最高工作频率达到15 H z;进气道内压强变化幅度小于0.1 M Pa,说明所设计的进气道与爆震管匹配良好,这为将脉冲爆震发动机用于工程实际提供了技术储备。     

单次爆震波的对比实验研究

选取爆震室的三种不同工作状态,采用乙炔与空气混合气对单次爆震波进行了对比实验研究,研究了爆震室的封闭程度对爆震波决生的影响规律,发现在爆震室完全封闭状态下,能产生充分发展的爆震波;瀑震室一端封闭、另一端敞口状态下爆震强度明显下降。     

脉冲爆震火箭发动机间接起爆实验研究

采用航空煤油为燃料、氧气为氧化剂、压缩氮气为隔离气体，进行了大量的两相脉冲爆震火箭发动机原理性实验。利用8个压力传感器测量了爆震室轴向沿程的压力，所测得爆震波压力接近充分发展的C—J爆震波。两个实验模型分别使用了0．45和0．9m的Shchelkin螺旋作为DDT（deflagration to detonation transition）间接起爆的增强装置。实验模型Ⅰ的DDT距离约为0．65m，爆震波速约为1873m／s；实验模型Ⅱ的DDT距离约为0．55m，爆震波速约为1838m／s。两种实验模型DDT距离的差异主要是由爆震室内Shchelkin螺旋长度不同引起的。虽然Shchelkin螺旋在缩短DDT距离上起到积极作用，但在形成充分发展爆震波后会降低爆震波的强度。     

混合式脉冲爆震发动机噪声辐射特性研究

对脉冲爆震燃烧室（PDC）及由压气机、PDC和涡轮组成的混合式脉冲爆震发动机（HPDE）在不同点火频率、不同当量比和充填系数下的噪声辐射特性进行了试验研究。发现两种结构的噪声峰值声压级均随爆震频率的提高变化不大,但随当量比和充填系数的上升而增大;脉冲声压级均随爆震频率、当量比和充填系数的上升而增大;HPDE比PDC的峰值声压级减小约4dB,脉冲声压级减小约2dB;HPDE的推力壁压力、管壁压力和爆震室出口峰值压力比PDC相同位置处的的压力大;在当量比不变时,随充填系数的上升,HPDE爆震室出口峰值压力经过涡轮后的衰减量减小,且充填系数越大,衰减得越小,在充填系数为1．0时可衰减29．74dB。     

毫米量级微管内单次爆震

采用高速摄影仪拍摄和压力测量的方法,研究了乙炔/空气混合气体在毫米量级微管中的单次爆震燃烧特性.测量得到内径10 mm的不锈钢管内的爆震波压力为2.7 MPa,速度为1 428.6 m/s.通过高速摄像仪观察到有机玻璃管中存在3种不同的火焰形态:振荡火焰、缓燃火焰和爆震火焰,有机玻璃管中的爆震波速度约为1 450 m/s.实验表明,乙炔/空气混合气体在两种不同材料的毫米量级微管中均可实现爆震燃烧.     

脉冲爆震发动机推力测试方法分析与比较

针对脉冲爆震发动机瞬时推力、平均推力测量问题,介绍了直接测量法和间接测量法(包括推力壁压力曲线积分法和抛物摆法)的测量原理及系统构成.分析指出各种测量方法的优缺点及适用范围.提出了弹簧-质量-阻尼系统法,设计了基于该方法的推力测试台架系统,应用该方法对一50 mm内径脉冲爆震发动机的推力进行了测量,得到了合理的结果.对基于不同方法的推力测试台架的结构设计及系统组成提出了建议.     

脉冲爆震火箭发动机模型实验研究

阐述了脉冲爆震火箭发动机的工作原理及其特点。设计并建立了整套脉冲爆震火箭发动机实验模型。以液体燃料航空煤油为燃料、氧气为氧化剂、压缩氮气为隔离气体，在内径为25mm，长度为0．8m的爆震管内产生了充分发展的爆震波。测量了不同工作频率下的爆震波压力，并对其进行了分析。实验结果表明，在设计的实验模型中，采用低的点火能量（50mJ）能够在较短的距离内产生充分发展的爆震波。     

脉冲爆震发动机头部雾化、掺混实验研究

脉冲爆震发动机（PDE）内燃烧时间不足0．001s，对燃油和空气的混合提出了很高的要求。本实验采用基于激光散射理论的激光喷雾粒度分析仪，对不同工作条件下脉冲爆震发动机头部雾化、掺混进行了测量、研究，得到了不同状态下粒径大小和颗粒尺寸分布特性。证实了现有喷雾装置的优越性，并且为进一步雾化优化提供了方向。     

混合气体燃烧中压力对爆震波特性参数影响研究

采用平衡常数法对烃一空气混合气体燃烧中爆震燃烧产物的平衡温度、平衡压力及爆震波速进行了计算与分析。在此基础上研究了混合气压力对爆震波特性参数的影响。研究结果表明：在同一混气余气系数下，平衡温度和爆震波速随混气压力的增大而增大，而平衡压力则随混气压力呈线性增大。同时，对于不同燃料，分子量越大，其平衡温度、平衡压力就越高。